Elektrotechnika. Dr. Hodossy László előadás

Átírás

1 . előadás Dr. Hodossy László 006.

2 Hálózatok analízise. Alapfogalmak. Ellenállás 3. Generátorok 4. Hálózatszámí -tási törvények 5. Ellenállások soros és párhuzamos eredője 6. Példák 7. Példák 8. Példák 3 9. Példák 4 Egyenáramú hálózatok A villamos jelenségek alapja az elemi töltések létezése» A villamos töltés jele: Q [CAs] Villamos alapfogalmak: Feszültség, [V], mv, kv, MV Áram, I [A], pa, na, µa, ma, ka Ellenállás, [Ω], m Ω, k Ω, M Ω, G Ω Vezetés, G [S], ks, ms, µs Teljesítmény, P [W], mw, kw, MW

3 Hálózatok analízise. Alapfogalmak. Ellenállás 3. Generátorok 4. Hálózatszámí -tási törvények 5. Ellenállások soros és párhuzamos eredője 6. Példák 7. Példák 8. Példák 3 9. Példák 4 Ellenállás Egyenáramú hálózatok Vezeték ellenállása: ρ: fajlagos ellenállás [Ωmm /m, Ωm] Hőfokfüggés: ϑ [ + α ( ϑ ϑ )] 0 0 I α: hőmérsékleti tényező: ±(/ C) ρ l A 3

4 Hálózatok analízise. Alapfogalmak. Ellenállás 3. Generátorok 4. Hálózatszámítási törvények 5. Ellenállások soros és párhuzamos eredője 6. Példák 7. Példák 8. Példák 3 9. Példák 4 Egyenáramú hálózatok Generátorok: Feszültséggenerátor Áramgenerátor g Ideális valós k I Ig Ideális valós I 4

5 Hálózatok analízise. Alapfogalmak. Ellenállás 3. Generátorok 4. Hálózatszámítási törvények 5. Ellenállások soros és párhuzamos eredője 6. Példák 7. Példák 8. Példák 3 9. Példák 4 Egyenáramú hálózatok Hálózatszámítási törvények:. Ohm törvénye I I. Kirchhoff törvények: I Kirchhoff csomóponti törvénye: Kirchhoff huroktörvénye: n j m I 0 0 j i i 5

6 Hálózatok analízise. Alapfogalmak. Ellenállás 3. Generátorok 4. Hálózatszámítási törvények 5. Ellenállások soros és párhuzamos eredője 6. Példák 7. Példák 8. Példák 3 9. Példák 4 Ellenállások soros és párhuzamos eredője Sorosan kapcsolt ellenállások eredője: n es i Párhuzamosan kapcsolt ellenállások eredője: I I I 3 I m 3 3 m m e Két párhuzamosan kapcsolt ellenállás eredője: I e ep i m j e + j 6

7 Hálózatok analízise.alapfogalmak.ellenállás 3.Generátorok 4.Hálózatszámítási törvények 5. Ellenállások soros és párhuzamos eredője 6.Példák 7.Példák 8.Példák 3 9.Példák 4 Példák: Eredő ellenállás számítás: Számítsuk ki a kapcsolások jelölt kapcsai közötti eredő ellenállást: e ( + ( + + ( + e ) 4 + ) 4 ) 4 500Ω 500Ω 7

8 . Alapfogalmak. Ellenállás 3. Generátorok 4. Hálózatszámítási törvények 5. Ellenállások soros és párhuzamos eredője 6. Példák 7. Példák 8. Példák 3 9. Példák 4 Példák: Eredő ellenállás számítás: Számítsuk ki a kapcsolások jelölt kapcsai közötti eredő ellenállást: e 3 4 0, 5kΩ e 3 0, 33kΩ 8

9 Hálózatok analízise.alapfogalmak.ellenállás 3.Generátorok 4.Hálózatszámítási törvények Példák: Eredő ellenállás számítás: Számítsuk ki a kapcsolás jelölt kapcsai közötti eredő ellenállásokat: 3Ω Ellenállások soros és párhuzamos eredője 6.Példák 7.Példák 8.Példák 3 9.Példák 4 AB AC BC (( + ) + ) + Ω ) ( + ) 6Ω ( (( + ) + ) + Ω

10 Hálózatok analízise.alapfogalmak.ellenállás 3.Generátorok 4.Hálózatszámítási törvények 5. Ellenállások soros és párhuzamos eredője 6.Példák 7.Példák 8.Példák 3 9.Példák 4 Példák: Eredő ellenállás számítás: Számítsuk ki a kapcsolás jelölt kapcsai közötti eredő ellenállásokat: AB (( + ) ( + ) + ) AC (( + ) ( + ) + ) BC ( + ) ( + ) ( + )

11 . előadás Dr. Hodossy László 006.

12 Villamos gépek. Szerkezeti felépítés. Működés 3. Működés 4. Armatúra reakció 5. Armatúra reakció 6. Egyenáramú gépek osztályozása 7. Külső gerjesztésű motor 8. Külső gerjesztésű. motor 9. Soros gerjesztésű. motor 0. Soros gerjesztésű motor. Vegyes gerjesztésű motor. Indítás 3. Indítás Egyenáramú gépek Szerkezeti felépítés Négy alapvető szerkezeti rész: acélöntvényből készült henger alakú állórész: fő- és segédpólusok lemezelt, henger alakú, külső felületén hornyokkal ellátott forgórész az armatúra kommutátor, amely az armatúra tekercselés váltakozó áramát mechanikus úton egyenirányítja kefék

13 Villamos gépek. Szerkezeti felépítés. Működés 3. Működés 4. Armatúra reakció 5. Armatúra reakció 6. Egyenáramú gépek osztályozása 7. Külső gerjesztésű motor 8. Külső gerjesztésű. motor 9. Soros gerjesztésű. motor 0. Soros gerjesztésű motor. Vegyes gerjesztésű motor. Indítás 3. Indítás Működés Egyenáramú gépek Mágneses térben van elhelyezve egy vezetőkeret (armatúra), amelyben áram folyik a Lorentz-féle erőhatás miatt a forgórész elfordul 80º-os elfordulás után megfordul az áramirány s a folyamat kezdődik újra 3

14 Villamos gépek. Szerkezeti felépítés. Működés 3. Működés 4. Armatúra reakció 5. Armatúra reakció 6. Egyenáramú gépek osztályozása 7. Külső gerjesztésű motor 8. Külső gerjesztésű. motor 9. Soros gerjesztésű. motor 0. Soros gerjesztésű motor. Vegyes gerjesztésű motor. Indítás 3. Indítás Működés Egyenáramú gépek Az állórészen lehet állandó mágnes vagy tekercs, amit egyenárammal gerjesztenek g : gerjesztő feszültség I g : gerjesztő áram ФFi: főfluxus k : armatúra kapocsfeszültsége I a : armatúra áram b : armatúra belső indukált feszültsége 4

15 Villamos gépek. Szerkezeti felépítés. Működés 3. Működés 4. Armatúra reakció 5. Armatúra reakció 6. Egyenáramú gépek osztályozása 7. Külső gerjesztésű motor 8. Külső gerjesztésű. motor 9. Soros gerjesztésű. motor 0. Soros gerjesztésű motor. Vegyes gerjesztésű motor. Indítás 3. Indítás Egyenáramú gépek Armatúrareakció Az armatúraáram mágneses fluxust hoz létre, amely hozzáadódik a pólusok által létesített fluxushoz Az armatúraáram eltorzítja az indukció-eloszlást az armatúra kerülete mentén Armatúrareakció hatásai: a gép fluxusa csökken a semleges vonal eltolódik Az armatúrareakció hatásainak megszüntetése: légrés növelése (nagyobb gerjesztés szükséges) segédpólus alkalmazása az üresjárási semleges vonalban, armatúraárammal gerjesztve megfelelő kommutálási késleltetés (siettetés) kompenzálótekercs alkalmazása a pólussarukban az armatúraárammal gerjesztve 5

16 Villamos gépek. Szerkezeti felépítés. Működés 3. Működés 4. Armatúra reakció 5. Armatúra reakció 6. Egyenáramú gépek osztályozása 7. Külső gerjesztésű motor 8. Külső gerjesztésű. motor 9. Soros gerjesztésű. motor 0. Soros gerjesztésű motor. Vegyes gerjesztésű motor. Indítás 3. Indítás Egyenáramú gépek Armatúrareakció 6

17 Villamos gépek. Szerkezeti felépítés. Működés 3. Működés 4. Armatúra reakció 5. Armatúra reakció 6. Egyenáramú gépek osztályozása 7. Külső gerjesztésű motor 8. Külső gerjesztésű. motor 9. Soros gerjesztésű. motor 0. Soros gerjesztésű motor. Vegyes gerjesztésű motor. Indítás 3. Indítás Egyenáramú gépek Egyenáramú gépek osztályozása A gerjesztés módja szerint négy csoport: 7

18 Villamos gépek. Szerkezeti felépítés. Működés 3. Működés 4. Armatúra reakció 5. Armatúra reakció 6. Egyenáramú gépek osztályozása 7. Külső gerjesztésű motor 8. Külső gerjesztésű. motor 9. Soros gerjesztésű. motor 0. Soros gerjesztésű motor. Vegyes gerjesztésű motor. Indítás 3. Indítás Egyenáramú gépek Külső gerjesztésű motor (párhuzamos is) A működést leíró összefüggések: φ áll. k b + Ia a i b k φ ω M k φ Ia I Mω b ai a k ω b + y mx b k φ k φ k φ + a k : a gépre jellemző állandó 8

19 Villamos gépek. Szerkezeti felépítés. Működés 3. Működés 4. Armatúra reakció 5. Armatúra reakció 6. Egyenáramú gépek osztályozása 7. Külső gerjesztésű motor 8. Külső gerjesztésű. motor 9. Soros gerjesztésű. motor 0. Soros gerjesztésű motor. Vegyes gerjesztésű motor. Indítás 3. Indítás Egyenáramú gépek Külső gerjesztésű motor (párhuzamos is) 9

20 Villamos gépek. Szerkezeti felépítés. Működés 3. Működés 4. Armatúra reakció 5. Armatúra reakció 6. Egyenáramú gépek osztályozása 7. Külső gerjesztésű motor 8. Külső gerjesztésű. motor 9. Soros gerjesztésű. motor 0. Soros gerjesztésű motor. Vegyes gerjesztésű motor. Indítás 3. Indítás Egyenáramú gépek Soros gerjesztésű motor I g I Villamos helyettesítő kép a φ f ( I a ) M k φ I a k I a k ω k φ A motor teljesítménytartó: Ia a k φ k k k I M n áll. P a a k k 0

21 Villamos gépek. Szerkezeti felépítés. Működés 3. Működés 4. Armatúra reakció 5. Armatúra reakció 6. Egyenáramú gépek osztályozása 7. Külső gerjesztésű motor 8. Külső gerjesztésű. motor 9. Soros gerjesztésű. motor 0. Soros gerjesztésű motor. Vegyes gerjesztésű motor. Indítás 3. Indítás Egyenáramú gépek Soros gerjesztésű motor A motor jelleggörbéi: Jellemzők: Nincs üresjárási fordulatszáma (terhelés nélkül indítani tilos) Nagy indítónyomaték (járművek, kéziszerszámok) Váltakozó-, illetve egyenáramú táplálásról is működik, ezért univerzális gép

22 Villamos gépek. Szerkezeti felépítés. Működés 3. Működés 4. Armatúra reakció 5. Armatúra reakció 6. Egyenáramú gépek osztályozása 7. Külső gerjesztésű motor 8. Külső gerjesztésű. motor 9. Soros gerjesztésű. motor 0. Soros gerjesztésű motor. Vegyes gerjesztésű motor. Indítás 3. Indítás Egyenáramú gépek Vegyes gerjesztésű motor A legfontosabb jellemzők: -Van soros és párhuzamos gerjesztése is, -itkán használják, -Nem fordulattartó

23 Villamos gépek. Szerkezeti felépítés. Működés 3. Működés 4. Armatúra reakció 5. Armatúra reakció 6. Egyenáramú gépek osztályozása 7. Külső gerjesztésű motor 8. Külső gerjesztésű. motor 9. Soros gerjesztésű. motor 0. Soros gerjesztésű motor. Vegyes gerjesztésű motor. Indítás 3. Indítás Indítás k Egyenáramú gépek k b b + I a a Ia b k φ ω a Indításkor (ω0) b 0, ezért I (0...30) I Az indítási áramot mindenképpen csökkenteni kell! Pl. armatúrával sorba kötött ellenállásokkal i n 3

24 Villamos gépek. Szerkezeti felépítés. Működés 3. Működés 4. Armatúra reakció 5. Armatúra reakció 6. Egyenáramú gépek osztályozása 7. Külső gerjesztésű motor 8. Külső gerjesztésű. motor 9. Soros gerjesztésű. motor 0. Soros gerjesztésű motor. Vegyes gerjesztésű motor. Indítás 3. Indítás Indítás Külső gerjesztésű Egyenáramú gépek Soros gerjesztésű Az ellenállások használata miatt ez veszteséges megoldás! Korszerű megoldás: lektronikai kapcsolás alkalmazása 4

25 . előadás Dr. Hodossy László 006.

26 Villamos gépek. Fékezés. Fékezés 3. Fékezés 4. Fordulatszám 5. Fordulatszám 6. Fordulatszám 7. Egyenáramú generátorok 8. Külső gerjesztésű generátor 9. Külső gerjesztésű. generátor 0. Párhuzamos gerjesztésű generátor.. Párhuzamos gerjesztésű generátor. Vegyes gerjesztésű generátor 3. Ward-Leonard hajtás 4. Szinkron gépek felépítése 5. Működés 6. Áramköri modell 7. Nyomaték 8. Üzemállapotok 9. Indítás Fékezés Egyenáramú gépek Villamos úton történő fékezés:. Visszatápláló (generátoros) fékezés csak az üresjárási fordulat felett használható (generátoros üzemmód) soros motornál nem alkalmazható csak az üresjárási fordulatszám felett hatásos

27 Villamos gépek. Fékezés. Fékezés 3. Fékezés 4. Fordulatszám 5. Fordulatszám 6. Fordulatszám 7. Egyenáramú generátorok 8. Külső gerjesztésű generátor 9. Külső gerjesztésű. generátor 0. Párhuzamos gerjesztésű generátor.. Párhuzamos gerjesztésű generátor. Vegyes gerjesztésű generátor 3. Ward-Leonard hajtás 4. Szinkron gépek felépítése 5. Működés 6. Áramköri modell 7. Nyomaték 8. Üzemállapotok 9. Indítás Fékezés Egyenáramú gépek. Ellenállásos (dinamikus) fékezés az armatúra táplálását megszűntetik az armatúrával sorkapcsolt ellenállással fékezik a motort nem lehet megállásig fékezni ω i I M k φ k φ k φ 3

28 Villamos gépek. Fékezés. Fékezés 3. Fékezés 4. Fordulatszám 5. Fordulatszám 6. Fordulatszám 7. Egyenáramú generátorok 8. Külső gerjesztésű generátor 9. Külső gerjesztésű. generátor 0. Párhuzamos gerjesztésű generátor.. Párhuzamos gerjesztésű generátor. Vegyes gerjesztésű generátor 3. Ward-Leonard hajtás 4. Szinkron gépek felépítése 5. Működés 6. Áramköri modell 7. Nyomaték 8. Üzemállapotok 9. Indítás Fékezés Egyenáramú gépek 3. Ellenáramú (irányváltásos) fékezés a motor armatúra kapocsfeszültségének a polaritását megcserélik leállásig fékezhető a motor, de megfordulhat a forgásirány az áram csökkentésére ellenállást kapcsolnak az armatúrakörbe nagy veszteségek (névleges mechanikai, névleges villamos teljesítmény) 4

29 Villamos gépek. Fékezés. Fékezés 3. Fékezés 4. Fordulatszám 5. Fordulatszám 6. Fordulatszám 7. Egyenáramú generátorok 8. Külső gerjesztésű generátor 9. Külső gerjesztésű. generátor 0. Párhuzamos gerjesztésű generátor.. Párhuzamos gerjesztésű generátor. Vegyes gerjesztésű generátor 3. Ward-Leonard hajtás 4. Szinkron gépek felépítése 5. Működés 6. Áramköri modell 7. Nyomaték 8. Üzemállapotok 9. Indítás Egyenáramú gépek Fordulatszám 3 lehetőség van az egyenáramú motorok fordulatszám befolyásolására: ω k Ia k φ a. a (armatúra kapocsfeszültség) a: leggyakrabban alkalmazott és legjobb módszer veszteségmentes Külső gerjesztésű motor soros gerjesztésű motor 5

30 Villamos gépek. Fékezés. Fékezés 3. Fékezés 4. Fordulatszám 5. Fordulatszám 6. Fordulatszám 7. Egyenáramú generátorok 8. Külső gerjesztésű generátor 9. Külső gerjesztésű. generátor 0. Párhuzamos gerjesztésű generátor.. Párhuzamos gerjesztésű generátor. Vegyes gerjesztésű generátor 3. Ward-Leonard hajtás 4. Szinkron gépek felépítése 5. Működés 6. Áramköri modell 7. Nyomaték 8. Üzemállapotok 9. Indítás Egyenáramú gépek Fordulatszám. a (főáramköri ellenállás) a: az üresjárási pont nem változik (külső gerjesztésűnél) veszteséges, hőenergiát termel: P I Külső gerjesztésű motor soros gerjesztésű motor 6

31 Villamos gépek. Fékezés. Fékezés 3. Fékezés 4. Fordulatszám 5. Fordulatszám 6. Fordulatszám 7. Egyenáramú generátorok 8. Külső gerjesztésű generátor 9. Külső gerjesztésű. generátor 0. Párhuzamos gerjesztésű generátor.. Párhuzamos gerjesztésű generátor. Vegyes gerjesztésű generátor 3. Ward-Leonard hajtás 4. Szinkron gépek felépítése 5. Működés 6. Áramköri modell 7. Nyomaték 8. Üzemállapotok 9. Indítás Egyenáramú gépek Fordulatszám 3. Φ (fluxus) a: például a gerjesztőtekerccsel párhuzamosan kapcsolt változtatható ellenállással Φ >Φ A módszer hátrányai: A jelleggörbék metszéspontjában a fluxus ának nincs hatása a fordulatszámra A metszésponttól balra és jobbra a fluxus ának a hatása ellentétes 7

32 Villamos gépek. Fékezés. Fékezés 3. Fékezés 4. Fordulatszám 5. Fordulatszám 6. Fordulatszám 7. Egyenáramú generátorok 8. Külső gerjesztésű generátor 9. Külső gerjesztésű. generátor 0. Párhuzamos gerjesztésű generátor.. Párhuzamos gerjesztésű generátor. Vegyes gerjesztésű generátor 3. Ward-Leonard hajtás 4. Szinkron gépek felépítése 5. Működés 6. Áramköri modell 7. Nyomaték 8. Üzemállapotok 9. Indítás Egyenáramú gépek Egyenáramú generátorok Az egyenáramú generátorokat az egyenáramú energia előállítására használják Az egyenáramú gépek teljesítményviszonyai: 8

33 Villamos gépek. Fékezés. Fékezés 3. Fékezés 4. Fordulatszám 5. Fordulatszám 6. Fordulatszám 7. Egyenáramú generátorok 8. Külső gerjesztésű generátor 9. Külső gerjesztésű. generátor 0. Párhuzamos gerjesztésű generátor.. Párhuzamos gerjesztésű generátor. Vegyes gerjesztésű generátor 3. Ward-Leonard hajtás 4. Szinkron gépek felépítése 5. Működés 6. Áramköri modell 7. Nyomaték 8. Üzemállapotok 9. Indítás Egyenáramú gépek Külső gerjesztésű generátor Állórész: külső gerjesztő hálózatra kapcsolva Forgórész: hajtógép állandó fordulatszámmal forgatja Üresjárási jelleggörbe 9

34 Villamos gépek. Fékezés. Fékezés 3. Fékezés 4. Fordulatszám 5. Fordulatszám 6. Fordulatszám 7. Egyenáramú generátorok 8. Külső gerjesztésű generátor 9. Külső gerjesztésű. generátor 0. Párhuzamos gerjesztésű generátor.. Párhuzamos gerjesztésű generátor. Vegyes gerjesztésű generátor 3. Ward-Leonard hajtás 4. Szinkron gépek felépítése 5. Működés 6. Áramköri modell 7. Nyomaték 8. Üzemállapotok 9. Indítás Egyenáramú gépek Külső gerjesztésű generátor Üresjárási és terhelési jelleggörbe Külső jelleggörbe 0

35 Villamos gépek. Fékezés. Fékezés 3. Fékezés 4. Fordulatszám 5. Fordulatszám 6. Fordulatszám 7. Egyenáramú generátorok 8. Külső gerjesztésű generátor 9. Külső gerjesztésű. generátor 0. Párhuzamos gerjesztésű generátor.. Párhuzamos gerjesztésű generátor. Vegyes gerjesztésű generátor 3. Ward-Leonard hajtás 4. Szinkron gépek felépítése 5. Működés 6. Áramköri modell 7. Nyomaték 8. Üzemállapotok 9. Indítás Egyenáramú gépek Párhuzamos gerjesztésű generátor (Jedlik Ányos: öngerjesztés elve) Az állórészt párhuzamosan kapcsolják a forgórésszel és állandó fordulatszámmal forgatják a forgórészt. Ez a generátorfajta villamos energia befektetése nélkül csak mechanikai energia segítségével állít elő villamos energiát. g : gerjesztőtekercs ellenállása sz : szabályozó ellenállás a gerjesztő körben üresjárási jelleggörbe tg α 0 g + I g sz

36 Villamos gépek. Fékezés. Fékezés 3. Fékezés 4. Fordulatszám 5. Fordulatszám 6. Fordulatszám 7. Egyenáramú generátorok 8. Külső gerjesztésű generátor 9. Külső gerjesztésű. generátor 0. Párhuzamos gerjesztésű generátor.. Párhuzamos gerjesztésű generátor. Vegyes gerjesztésű generátor 3. Ward-Leonard hajtás 4. Szinkron gépek felépítése 5. Működés 6. Áramköri modell 7. Nyomaték 8. Üzemállapotok 9. Indítás Egyenáramú gépek Párhuzamos gerjesztésű generátor Külső jelleggörbe I m értékét meghaladva a gép legerjed A generátor felgerjedésének feltételei: remanens (visszamaradt) fluxus kell g + sz megfelelően kicsi legyen (stabil munkapont) gerjesztő tekercs polaritása megfelelő legyen terhelő ellenállás megfelelően nagy legyen (ne lépjük túl az I m értékét)

37 Villamos gépek. Fékezés. Fékezés 3. Fékezés 4. Fordulatszám 5. Fordulatszám 6. Fordulatszám 7. Egyenáramú generátorok 8. Külső gerjesztésű generátor 9. Külső gerjesztésű. generátor 0. Párhuzamos gerjesztésű generátor.. Párhuzamos gerjesztésű generátor. Vegyes gerjesztésű generátor 3. Ward-Leonard hajtás 4. Szinkron gépek felépítése 5. Működés 6. Áramköri modell 7. Nyomaték 8. Üzemállapotok 9. Indítás Egyenáramú gépek Vegyes gerjesztésű generátor A vegyes gerjesztésű generátornak van sorba és párhuzamosan kötött gerjesztő tekercse is A két tekercs egymáshoz képesti viszonya alapján lehet: : kompaundált : túlkompaundált 3: alulkompaundált a gép 3

38 Villamos gépek. Fékezés. Fékezés 3. Fékezés 4. Fordulatszám 5. Fordulatszám 6. Fordulatszám 7. Egyenáramú generátorok 8. Külső gerjesztésű generátor 9. Külső gerjesztésű. generátor 0. Párhuzamos gerjesztésű generátor.. Párhuzamos gerjesztésű generátor. Vegyes gerjesztésű generátor 3. Ward-Leonard hajtás 4. Szinkron gépek felépítése 5. Működés 6. Áramköri modell 7. Nyomaték 8. Üzemállapotok 9. Indítás Egyenáramú gépek Ward-Leonard hajtás Az egyenáramú gépek egy jellegzetes gépösszeállítása A munkagépet hajtó M egyenáramú motor fordulatszámát lehet folyamatosan változtatni vagy forgásirányt lehet váltani 4

39 Villamos gépek. Fékezés. Fékezés 3. Fékezés 4. Fordulatszám 5. Fordulatszám 6. Fordulatszám 7. Egyenáramú generátorok 8. Külső gerjesztésű generátor 9. Külső gerjesztésű. generátor 0. Párhuzamos gerjesztésű generátor.. Párhuzamos gerjesztésű generátor. Vegyes gerjesztésű generátor 3. Ward-Leonard hajtás 4. Szinkron gépek felépítése 5. Működés 6. Áramköri modell 7. Nyomaték 8. Üzemállapotok 9. Indítás Szinkron gépek Szerkezeti felépítés A háromfázisú villamos energiatermelés legfontosabb gépe az erőművekben Legfontosabb jellemző: csak egy kitüntetett fordulatszámon, az ún. szinkron fordulaton képes tartósan üzemelni. A gép fordulatszáma és frekvenciája között merev kapcsolat van: f p.n, p: póluspárok száma Lehet motor vagy generátor Szerkezeti felépítés: fő egység: állórész (armatúra) és forgórész Jellemzők: -3 fázisú tekercselés az állórészen (aramatúra) -lemezelt állórész (az örvényáram csökkentése miatt), -tömör, vastestű forgórész (hengeres vagy kiálló pólusú) egyfázisú tekercseléssel, a tekercsvégek csúszógyűrűkhöz csatlakoznak, ahova szénkeféken keresztül vezetjük a gerjesztőáramot (egyenáram) 5

40 Villamos gépek. Fékezés. Fékezés 3. Fékezés 4. Fordulatszám 5. Fordulatszám 6. Fordulatszám 7. Egyenáramú generátorok 8. Külső gerjesztésű generátor 9. Külső gerjesztésű. generátor 0. Párhuzamos gerjesztésű generátor.. Párhuzamos gerjesztésű generátor. Vegyes gerjesztésű generátor 3. Ward-Leonard hajtás 4. Szinkron gépek felépítése 5. Működés 6. Áramköri modell 7. Nyomaték 8. Üzemállapotok 9. Indítás Működés Szinkron gépek Motor: állórész: a rákapcsolt 3 fázisú feszültség forgó mágneses teret hoz létre, amelynek fordulatszámát a frekvencia és a pólusok száma határozza meg (nincs indítónyomatéka) forgórész: egyenáramú gerjesztés abszolút fordulattartó Generátor: forgórész: egyenáramú gerjesztés forgórészt állandó fordulatszámmal forgatják (gőz-, víz-, gázturbina, diesel motor) állórész: 3 fázisú indukált feszültség 6

41 Villamos gépek. Fékezés. Fékezés 3. Fékezés 4. Fordulatszám 5. Fordulatszám 6. Fordulatszám 7. Egyenáramú generátorok 8. Külső gerjesztésű generátor 9. Külső gerjesztésű. generátor 0. Párhuzamos gerjesztésű generátor.. Párhuzamos gerjesztésű generátor. Vegyes gerjesztésű generátor 3. Ward-Leonard hajtás 4. Szinkron gépek felépítése 5. Működés 6. Áramköri modell 7. Nyomaték 8. Üzemállapotok 9. Indítás Szinkron gépek Áramköri modell i : indukált feszültség a : armatúra feszültség p : pólusfeszültség k: kapocsfeszültség I a : armatúra áram X a : armatúra reaktancia X s : armatúra szórási reaktancia X: szinkron reaktancia 7

42 Villamos gépek. Fékezés. Fékezés 3. Fékezés 4. Fordulatszám 5. Fordulatszám 6. Fordulatszám 7. Egyenáramú generátorok 8. Külső gerjesztésű generátor 9. Külső gerjesztésű. generátor 0. Párhuzamos gerjesztésű generátor.. Párhuzamos gerjesztésű generátor. Vegyes gerjesztésű generátor 3. Ward-Leonard hajtás 4. Szinkron gépek felépítése 5. Működés 6. Áramköri modell 7. Nyomaték 8. Üzemállapotok 9. Indítás Nyomaték M 3 ω 0 X k d Szinkron gépek p sinδ M: nyomaték (kapocsfeszültségtől függ) δ: terhelési szög ( p és k közötti szög) Hengeres forgórészű gép nyomatéka a terhelési szög függvényében: 8

43 Villamos gépek. Fékezés. Fékezés 3. Fékezés 4. Fordulatszám 5. Fordulatszám 6. Fordulatszám 7. Egyenáramú generátorok 8. Külső gerjesztésű generátor 9. Külső gerjesztésű. generátor 0. Párhuzamos gerjesztésű generátor.. Párhuzamos gerjesztésű generátor. Vegyes gerjesztésű generátor 3. Ward-Leonard hajtás 4. Szinkron gépek felépítése 5. Működés 6. Áramköri modell 7. Nyomaték 8. Üzemállapotok 9. Indítás Üzemállapotok Szinkron gépek alulgerjesztett túlgerjesztett generátor motor 9

44 Villamos gépek. Fékezés. Fékezés 3. Fékezés 4. Fordulatszám 5. Fordulatszám 6. Fordulatszám 7. Egyenáramú generátorok 8. Külső gerjesztésű generátor 9. Külső gerjesztésű. generátor 0. Párhuzamos gerjesztésű generátor.. Párhuzamos gerjesztésű generátor. Vegyes gerjesztésű generátor 3. Ward-Leonard hajtás 4. Szinkron gépek felépítése 5. Működés 6. Áramköri modell 7. Nyomaték 8. Üzemállapotok 9. Indítás Szinkron gépek Indítás (motorként) A szinkronmotornak nincs indító nyomatéka A forgórészen elhelyezett néhány rövidrezárt menet segítségével aszinkron motorként indul A szinkron fordulatszám közelében beugrik a szinkron fordulatszámra 0

45 3. előadás Dr. Hodossy László 006.

46 Villamos gépek. Szervomotorok. Egyenáramú szervomotorok 3. Egyenáramú szervomotorok 4. Egyenáramú szervomotorok 5. Egyenáramú szervomotorok 6. Váltakozóáramú szervomotorok 7. Léptető motorok 8.. Léptető motorok 9. Léptető motorok 0. Léptető motorok.. Léptető motorok. Léptető motorok 3. Lineáris motorok 4. Lineáris motorok 5. Lineáris motorok 6. Kefenélküli motorok 7. Kefenélküli motorok 8. Kefenélküli motorok 9. Kefenélküli motorok 0. Kefenélküli motorok Szervomotorok Különleges gépek Vezérlő és szabályozó rendszerekben pozícionálási célra alkalmazzák A működtető energia szerint léteznek villamos pneumatikus és hidraulikus szervomotorok A szervomotorokkal szemben támasztott követelmények: Folyamatos fordulatszám a tág határok között Gyors és egyszerű forgásirányváltás Gyors működés más szavakkal nagy indítónyomaték Stabil működés a fordulatszám-nyomaték jelleggörbe alapján A fenti követelményeket kielégíti: külső gerjesztésű egyenáramú motor és a kétfázisú aszinkron motor

47 Villamos gépek. Szervomotorok. Egyenáramú szervomotorok 3. Egyenáramú szervomotorok 4. Egyenáramú szervomotorok 5. Egyenáramú szervomotorok 6. Váltakozóáramú szervomotorok 7. Léptető motorok 8.. Léptető motorok 9. Léptető motorok 0. Léptető motorok.. Léptető motorok. Léptető motorok 3. Lineáris motorok 4. Lineáris motorok 5. Lineáris motorok 6. Kefenélküli motorok 7. Kefenélküli motorok 8. Kefenélküli motorok 9. Kefenélküli motorok 0. Kefenélküli motorok Különleges gépek Egyenáramú szervomotorok φ áll. k i M b b + I k φ ω k φ I a a a b Ia Mω ai a k ω b + y mx b k φ k φ k φ + k a motorállandó Fordulatszám a az armatúra kapocsfeszültséggel 3

48 Villamos gépek. Szervomotorok. Egyenáramú szervomotorok 3. Egyenáramú szervomotorok 4. Egyenáramú szervomotorok 5. Egyenáramú szervomotorok 6. Váltakozóáramú szervomotorok 7. Léptető motorok 8.. Léptető motorok 9. Léptető motorok 0. Léptető motorok.. Léptető motorok. Léptető motorok 3. Lineáris motorok 4. Lineáris motorok 5. Lineáris motorok 6. Kefenélküli motorok 7. Kefenélküli motorok 8. Kefenélküli motorok 9. Kefenélküli motorok 0. Kefenélküli motorok Különleges gépek Egyenáramú szervomotorok Fordulatszám a az armatúra kapocsfeszültséggel statikus jelleggörbék Egy adott fordulatszámról egy másik fordulatszámra történő átállás időfüggvénye lengés nélkül: t ω( t) ω ( e m / TM ) 4

49 Villamos gépek. Szervomotorok. Egyenáramú szervomotorok 3. Egyenáramú szervomotorok 4. Egyenáramú szervomotorok 5. Egyenáramú szervomotorok 6. Váltakozóáramú szervomotorok 7. Léptető motorok 8.. Léptető motorok 9. Léptető motorok 0. Léptető motorok.. Léptető motorok. Léptető motorok 3. Lineáris motorok 4. Lineáris motorok 5. Lineáris motorok 6. Kefenélküli motorok 7. Kefenélküli motorok 8. Kefenélküli motorok 9. Kefenélküli motorok 0. Kefenélküli motorok Különleges gépek Egyenáramú szervomotorok Θ TM k La T V a a elektromechanikai időállandó villamos időállandó Az. jelleggörbe esetén T 4 TM szerepe meghatározó kis átmérő hosszú forgórész ( hurkaszerű kialakítás) nagy átmérő rövid forgórész ( tárcsaszerű kialakítás) M T V A. jelleggörbe esetén TM < 4T V A 3. jelleggörbe esetén TM >> 4T V 5

50 Villamos gépek. Szervomotorok. Egyenáramú szervomotorok 3. Egyenáramú szervomotorok 4. Egyenáramú szervomotorok 5. Egyenáramú szervomotorok 6. Váltakozóáramú szervomotorok 7. Léptető motorok 8.. Léptető motorok 9. Léptető motorok 0. Léptető motorok.. Léptető motorok. Léptető motorok 3. Lineáris motorok 4. Lineáris motorok 5. Lineáris motorok 6. Kefenélküli motorok 7. Kefenélküli motorok 8. Kefenélküli motorok 9. Kefenélküli motorok 0. Kefenélküli motorok Különleges gépek Egyenáramú szervomotorok Korlátozási tényezők az egyenáramú szervomotorok használatánál: P I ; ω max M pulzus P max hőmérsékleti korlát, általában 50ºC-ot nem szabad túllépni fordulatszám korlát a kommutáló szegmensek között megengedhető maximális feszültség miatt terhelőnyomatéki korlát a lemágnesező hatás miatt kommutációs határ, a csúszóérintkezőkön átvihető legnagyobb teljesítménykorlát miatt 6

51 Villamos gépek. Szervomotorok. Egyenáramú szervomotorok 3. Egyenáramú szervomotorok 4. Egyenáramú szervomotorok 5. Egyenáramú szervomotorok 6. Váltakozóáramú szervomotorok 7. Léptető motorok 8.. Léptető motorok 9. Léptető motorok 0. Léptető motorok.. Léptető motorok. Léptető motorok 3. Lineáris motorok 4. Lineáris motorok 5. Lineáris motorok 6. Kefenélküli motorok 7. Kefenélküli motorok 8. Kefenélküli motorok 9. Kefenélküli motorok 0. Kefenélküli motorok Különleges gépek Váltakozóáramú szervomotorok övidrezárt forgórészű, kétfázisú aszinkron motorok Állórészen kétfázisú tekercselés egymáshoz képest 90º-kal van eltolva serleges, azaz pohárszerű kialakítású forgórész Az v vezérlőfeszültség nagyságának és fázisának ával biztosítható a fordulatszám és a forgásirányváltás Szervomotorok hátránya: A működés során nem ismeretes a forgórész helyzete, ezért rezolvert vagy szöghelyzetadót kell használni 7

52 Villamos gépek. Szervomotorok. Egyenáramú szervomotorok 3. Egyenáramú szervomotorok 4. Egyenáramú szervomotorok 5. Egyenáramú szervomotorok 6. Váltakozóáramú szervomotorok 7. Léptető motorok 8.. Léptető motorok 9. Léptető motorok 0. Léptető motorok.. Léptető motorok. Léptető motorok 3. Lineáris motorok 4. Lineáris motorok 5. Lineáris motorok 6. Kefenélküli motorok 7. Kefenélküli motorok 8. Kefenélküli motorok 9. Kefenélküli motorok 0. Kefenélküli motorok Különleges gépek Léptetőmotorok Elektromechanikus átalakítók, villamos impulzusokat alakítanak át szögelfordulássá n 60x impulzusfrekvencia / fordulatonkénti lépések száma A léptetőmotorokat pozícionálási célokra használják Sokféle kivitel: állandó mágneses, lágymágneses armatúrájú és hibrid típusok A forgórész lehet vagy több póluspárú, szimmetrikus vagy ún. csőrös Leggyakrabban előforduló típusok: állandó mágneses (van tartónyomatéka) változó reluktanciájú (nincs tartónyomatéka) hibrid léptetőmotorok (van tartónyomatéka), legelterjedtebb típus A léptetőmotor tengelye diszkrét módon, egyes lépéseket megtéve forog. A tengely egy körülfordulása pontosan meghatározott számú, egyes lépések megtételét jelenti, a lépésszám függ a motor felépítésétől 8

53 Villamos gépek. Szervomotorok. Egyenáramú szervomotorok 3. Egyenáramú szervomotorok 4. Egyenáramú szervomotorok 5. Egyenáramú szervomotorok 6. Váltakozóáramú szervomotorok 7. Léptető motorok 8.. Léptető motorok 9. Léptető motorok 0. Léptető motorok.. Léptető motorok. Léptető motorok 3. Lineáris motorok 4. Lineáris motorok 5. Lineáris motorok 6. Kefenélküli motorok 7. Kefenélküli motorok 8. Kefenélküli motorok 9. Kefenélküli motorok 0. Kefenélküli motorok Különleges gépek Léptetőmotorok Az állórészen 3 fázisú és 6 pólusú, míg a forgórészen 4 pólusú kialakítás A motor jellemzője a lépésszög α π Z r m Tipikus lépésszögek:,8º,,5º, 7,5º, 5º, 8º, 30º, 39º, stb. A léptetőmotor működtetéséhez vezérlő elektronika kell 9

54 Villamos gépek. Szervomotorok. Egyenáramú szervomotorok 3. Egyenáramú szervomotorok 4. Egyenáramú szervomotorok 5. Egyenáramú szervomotorok 6. Váltakozóáramú szervomotorok 7. Léptető motorok 8.. Léptető motorok 9. Léptető motorok 0. Léptető motorok.. Léptető motorok. Léptető motorok 3. Lineáris motorok 4. Lineáris motorok 5. Lineáris motorok 6. Kefenélküli motorok 7. Kefenélküli motorok 8. Kefenélküli motorok 9. Kefenélküli motorok 0. Kefenélküli motorok Különleges gépek Léptetőmotorok Léptetőmotorok vezérlése:. nipoláris vezérlés. Bipoláris vezérlés A lépésszög értéke a lépésfelezés módszerével tovább csökkenthető 0

55 Villamos gépek. Szervomotorok. Egyenáramú szervomotorok 3. Egyenáramú szervomotorok 4. Egyenáramú szervomotorok 5. Egyenáramú szervomotorok 6. Váltakozóáramú szervomotorok 7. Léptető motorok 8.. Léptető motorok 9. Léptető motorok 0. Léptető motorok.. Léptető motorok. Léptető motorok 3. Lineáris motorok 4. Lineáris motorok 5. Lineáris motorok 6. Kefenélküli motorok 7. Kefenélküli motorok 8. Kefenélküli motorok 9. Kefenélküli motorok 0. Kefenélküli motorok Különleges gépek Léptetőmotorok Léptetőmotorok statikus jelleggörbéje A frekvencia időfüggése t gy : gyorsítási idő t u : állandó frekvenciájú üzemelési idő t l : lassítási idő

56 Villamos gépek. Szervomotorok. Egyenáramú szervomotorok 3. Egyenáramú szervomotorok 4. Egyenáramú szervomotorok 5. Egyenáramú szervomotorok 6. Váltakozóáramú szervomotorok 7. Léptető motorok 8.. Léptető motorok 9. Léptető motorok 0. Léptető motorok.. Léptető motorok. Léptető motorok 3. Lineáris motorok 4. Lineáris motorok 5. Lineáris motorok 6. Kefenélküli motorok 7. Kefenélküli motorok 8. Kefenélküli motorok 9. Kefenélküli motorok 0. Kefenélküli motorok Különleges gépek Léptetőmotorok Egy léptető impulzus hatására bekövetkező forgórész elfordulás időfüggése θ p υ Statikus nyomatékgörbe t p δ t M b : billenőnyomaték ϕ b : billenőszög

57 Villamos gépek. Szervomotorok. Egyenáramú szervomotorok 3. Egyenáramú szervomotorok 4. Egyenáramú szervomotorok 5. Egyenáramú szervomotorok 6. Váltakozóáramú szervomotorok 7. Léptető motorok 8.. Léptető motorok 9. Léptető motorok 0. Léptető motorok.. Léptető motorok. Léptető motorok 3. Lineáris motorok 4. Lineáris motorok 5. Lineáris motorok 6. Kefenélküli motorok 7. Kefenélküli motorok 8. Kefenélküli motorok 9. Kefenélküli motorok 0. Kefenélküli motorok Különleges gépek Léptetőmotorok A léptetőmotorok legfontosabb jellemzői: Pontos, lépésszerű pozícionálás előre megadott számú vezérlőimpulzus segítségével. A pozícionáláshoz nincs szükség érzékelőre, szabályozóra Nagy nyomaték kis szögsebességnél, még egyes lépések esetén is. Nyugalmi helyzetben, gerjesztett állapotban nagy tartónyomaték, ami önzáró viselkedést eredményez Digitális vezérléshez közvetlenül csatlakoztatható Frekvenciaváltozás sebességére ügyelni kell, az irányítástechnikailag nyílt hurok miatt a lépéstévesztés rejtve maradhat Bizonyos esetekben lengésre hajlamos 3

58 Villamos gépek. Szervomotorok. Egyenáramú szervomotorok 3. Egyenáramú szervomotorok 4. Egyenáramú szervomotorok 5. Egyenáramú szervomotorok 6. Váltakozóáramú szervomotorok 7. Léptető motorok 8.. Léptető motorok 9. Léptető motorok 0. Léptető motorok.. Léptető motorok. Léptető motorok 3. Lineáris motorok 4. Lineáris motorok 5. Lineáris motorok 6. Kefenélküli motorok 7. Kefenélküli motorok 8. Kefenélküli motorok 9. Kefenélküli motorok 0. Kefenélküli motorok Különleges gépek Lineáris motorok Egyenesvonalú haladó mozgatáshoz lineáris motor célszerű Lineáris aszinkron motor a legszélesebb körben használt lineáris motor 3 sztátor tekercs egymás mellett elhelyezve + háromfázisú feszültség egyenes vonal mentén haladó mágneses tér lapos fémlemez a sztátor közelében: feszültség és áram a fémlemezben mozgató erő hat a fémlemezre kétféle változat: rövid primerű és rövid szekunderű kialakítás két fontos eltérés a hengeres változatútól:. nagyobb a légrés, s ezért jóval nagyobb a mágnesező áram: teljesítménytényező és a hatásfok alacsony értékű. a primer rész végénél a mágneses tér erősen lecsökken: a szekunderben tranziens áramok: csökken a tolóerő és nő a veszteség 4

59 Villamos gépek. Szervomotorok. Egyenáramú szervomotorok 3. Egyenáramú szervomotorok 4. Egyenáramú szervomotorok 5. Egyenáramú szervomotorok 6. Váltakozóáramú szervomotorok 7. Léptető motorok 8.. Léptető motorok 9. Léptető motorok 0. Léptető motorok.. Léptető motorok. Léptető motorok 3. Lineáris motorok 4. Lineáris motorok 5. Lineáris motorok 6. Kefenélküli motorok 7. Kefenélküli motorok 8. Kefenélküli motorok 9. Kefenélküli motorok 0. Kefenélküli motorok Különleges gépek Lineáris motorok övid primerű lineáris aszinkron motor: kétoldalas vagy egyoldalas tekercsű Kétoldalas tekercsű változat: nincs oldalirányú erő a primer és szekunder rész között Egyoldalas elrendezés: van oldalirányú erő 5

60 Villamos gépek. Szervomotorok. Egyenáramú szervomotorok 3. Egyenáramú szervomotorok 4. Egyenáramú szervomotorok 5. Egyenáramú szervomotorok 6. Váltakozóáramú szervomotorok 7. Léptető motorok 8.. Léptető motorok 9. Léptető motorok 0. Léptető motorok.. Léptető motorok. Léptető motorok 3. Lineáris motorok 4. Lineáris motorok 5. Lineáris motorok 6. Kefenélküli motorok 7. Kefenélküli motorok 8. Kefenélküli motorok 9. Kefenélküli motorok 0. Kefenélküli motorok Különleges gépek Lineáris motorok övid szekunderű lineáris aszinkron motor Tekercsek vonalas elrendezése + háromfázisú feszültség mágneses folyam a fémlemez elmozdul A fémlemezt mágneses úton a primer felett lebegtetve súrlódásmentes mozgatás: japán és német kísérleti gyorsvasút Primer tekercseket frekvenciaváltón keresztül táplálják 6

61 Villamos gépek. Szervomotorok. Egyenáramú szervomotorok 3. Egyenáramú szervomotorok 4. Egyenáramú szervomotorok 5. Egyenáramú szervomotorok 6. Váltakozóáramú szervomotorok 7. Léptető motorok 8.. Léptető motorok 9. Léptető motorok 0. Léptető motorok.. Léptető motorok. Léptető motorok 3. Lineáris motorok 4. Lineáris motorok 5. Lineáris motorok 6. Kefenélküli motorok 7. Kefenélküli motorok 8. Kefenélküli motorok 9. Kefenélküli motorok 0. Kefenélküli motorok Különleges gépek Kefenélküli motorok (EC motorok) Egyenáramú gépek: A kommutátor a kefékkel együtt egy mechanikus egyenirányító Teljesítményelektronikai eszközök alkalmazása a kommutátor és kefék helyett kefenélküli egyenáramú motor (elektronikus kommutációjú motor) Forgórészen állandó mágnes, állórészen az armatúra tekercsek Félvezetős kapcsolók: az armatúra tekercsekre kapcsolják a megfelelő irányú áramot a forgórész megfelelő helyzetében Ismerni kell a forgórész pillanatnyi helyzetét Állórész tekercsekben váltakozóáram: a forgórésszel szinkronforgó mágneses tér szinkron gép, de különbség:. az állórész tekercsek áramai nem szinuszosak. frekvencia nem állandó 7

62 Villamos gépek. Szervomotorok. Egyenáramú szervomotorok 3. Egyenáramú szervomotorok 4. Egyenáramú szervomotorok 5. Egyenáramú szervomotorok 6. Váltakozóáramú szervomotorok 7. Léptető motorok 8.. Léptető motorok 9. Léptető motorok 0. Léptető motorok.. Léptető motorok. Léptető motorok 3. Lineáris motorok 4. Lineáris motorok 5. Lineáris motorok 6. Kefenélküli motorok 7. Kefenélküli motorok 8. Kefenélküli motorok 9. Kefenélküli motorok 0. Kefenélküli motorok Különleges gépek Kefenélküli motorok (EC motorok) Kefenélküli motorok elvi felépítése 8

63 Villamos gépek. Szervomotorok. Egyenáramú szervomotorok 3. Egyenáramú szervomotorok 4. Egyenáramú szervomotorok 5. Egyenáramú szervomotorok 6. Váltakozóáramú szervomotorok 7. Léptető motorok 8.. Léptető motorok 9. Léptető motorok 0. Léptető motorok.. Léptető motorok. Léptető motorok 3. Lineáris motorok 4. Lineáris motorok 5. Lineáris motorok 6. Kefenélküli motorok 7. Kefenélküli motorok 8. Kefenélküli motorok 9. Kefenélküli motorok 0. Kefenélküli motorok Különleges gépek Kefenélküli motorok (EC motorok) A forgórész helyzetének meghatározása kétféle módon: Közvetlen helyzetmeghatározás: pl. szögjeladóval, mágneses érzékelővel (Hall-elemmel) Közvetett helyzetmeghatározás: a) intrusive módon: pl. kényszerjelekre adott válaszjelekkel b) nem intrusive módon: feszültség, áram méréssel és számítással I H Hall - cella B H feszültség nagyságát és irányát a B indukció nagysága és iránya határozza meg 9

64 Villamos gépek. Szervomotorok. Egyenáramú szervomotorok 3. Egyenáramú szervomotorok 4. Egyenáramú szervomotorok 5. Egyenáramú szervomotorok 6. Váltakozóáramú szervomotorok 7. Léptető motorok 8.. Léptető motorok 9. Léptető motorok 0. Léptető motorok.. Léptető motorok. Léptető motorok 3. Lineáris motorok 4. Lineáris motorok 5. Lineáris motorok 6. Kefenélküli motorok 7. Kefenélküli motorok 8. Kefenélküli motorok 9. Kefenélküli motorok 0. Kefenélküli motorok Különleges gépek Kefenélküli motorok (EC motorok) Hall integrált áramkörök: jelek a forgórész helyzetéről a kapcsolóelemeket vezérlő rendszer számára Hall Stab. Kimeneti Erösitő +Vcc H A Hall-IC-k elhelyezése a forgórész alatt 0

65 Villamos gépek. Szervomotorok. Egyenáramú szervomotorok 3. Egyenáramú szervomotorok 4. Egyenáramú szervomotorok 5. Egyenáramú szervomotorok 6. Váltakozóáramú szervomotorok 7. Léptető motorok 8.. Léptető motorok 9. Léptető motorok 0. Léptető motorok.. Léptető motorok. Léptető motorok 3. Lineáris motorok 4. Lineáris motorok 5. Lineáris motorok 6. Kefenélküli motorok 7. Kefenélküli motorok 8. Kefenélküli motorok 9. Kefenélküli motorok 0. Kefenélküli motorok Különleges gépek Kefenélküli motorok (EC motorok) Közvetett helyzetmeghatározás: nagyfrekvenciás vizsgálójelekre adott válaszjelek kiértékelése forgórész pozíciója ( intrusive módszer) Nem intrusive módszer: a motor feszültség és áram jeleinek mérése majd számítás forgórész pozíciója EC motorok előnyei: jelleggörbéjük megegyezik a külső gerjesztésű egyenáramú motoréval üzemük megbízhatóbb nincs kefeszikrázás alkalmazásuk rohamosan terjed, például a számítástechnikai eszközök kedvelt motortípusa (pl. merevlemez meghajtók)

66 4. előadás Dr. Hodossy László 006.

67 Áramirányítók. Áramirányítók. Áramirányítók osztályozása 3. Egyenirányítók 4. FÜ kapcsolás 5. FÜ 6. FÜ 7. Szűrés 8. 3F3Ü 9.. 3F6Ü 0. Terhelések hatása.. Akkumulátor terhelés. Ohmosinduktív terhelés 3. Ohmosinduktív terhelés Áramirányítók Áramirányítók A megtermelt villamos energia nem közvetlenül, hanem valamilyen átalakítás után jut el a fogyasztóhoz A villamos energia valamelyik paramétere vagy akár több is, nem megfelelő egy adott fogyasztó számára: Ha nem megfelelő a feszültség frekvencia fázisszám áramnem akkor különleges átalakító berendezéseket használnak: statikus áramirányítók

68 Áramirányítók. Áramirányítók. Áramirányítók osztályozása 3. Egyenirányítók 4. FÜ kapcsolás 5. FÜ 6. FÜ 7. Szűrés 8. 3F3Ü 9.. 3F6Ü 0. Terhelések hatása.. Akkumulátor terhelés. Ohmosinduktív terhelés 3. Ohmosinduktív terhelés Áramirányítók Áramirányítók osztályozása Egyenirányító Inverter Konverterek DC/DC konverter AC/AC konverter Ciklokonverter 3

69 Áramirányítók. Áramirányítók. Áramirányítók osztályozása 3. Egyenirányítók 4. FÜ kapcsolás 5. FÜ 6. FÜ 7. Szűrés 8. 3F3Ü 9.. 3F6Ü 0. Terhelések hatása.. Akkumulátor terhelés. Ohmosinduktív terhelés 3. Ohmosinduktív terhelés Egyenirányítók Egyenirányítók Váltakozófeszültség egyenirányítása kapcsolóval: Mechanikus kapcsoló helyett félvezető eszköz: félvezető dióda germánium vagy szilícium alapú félvezető eszköz, kivezetései: anód, katód 4

70 Áramirányítók. Áramirányítók. Áramirányítók osztályozása 3. Egyenirányítók 4. FÜ kapcsolás 5. FÜ 6. FÜ 7. Szűrés 8. 3F3Ü 9.. 3F6Ü 0. Terhelések hatása.. Akkumulátor terhelés. Ohmosinduktív terhelés 3. Ohmosinduktív terhelés Egyenirányítók Egyenirányítók Jellegzetes dióda paraméterek: fázisú, utas, ütemű egyenirányító kapcsolás Az egyenirányított jel egyszerű középértéke: π π e u( ω t) ω t m sinωt dωt 0, 45 π 0 π 0 π 5

71 Áramirányítók. Áramirányítók. Áramirányítók osztályozása 3. Egyenirányítók 4. FÜ kapcsolás 5. FÜ 6. FÜ 7. Szűrés 8. 3F3Ü 9.. 3F6Ü 0. Terhelések hatása.. Akkumulátor terhelés. Ohmosinduktív terhelés 3. Ohmosinduktív terhelés Egyenirányítók fázisú, utas, ütemű egyenirányító kapcsolás Az egyenirányított feszültség hullámossága jelentősen csökken Az egyenirányított feszültség egyszerű középértéke: e 0.9 6

72 Áramirányítók. Áramirányítók. Áramirányítók osztályozása 3. Egyenirányítók 4. FÜ kapcsolás 5. FÜ 6. FÜ 7. Szűrés 8. 3F3Ü 9.. 3F6Ü 0. Terhelések hatása.. Akkumulátor terhelés. Ohmosinduktív terhelés 3. Ohmosinduktív terhelés Egyenirányítók fázisú, utas, ütemű egyenirányító kapcsolás Hídkapcsolás, vagy Graetz egyenirányító Az egyenirányított feszültség egyszerű középértéke: e 0.9 7

73 Áramirányítók. Áramirányítók. Áramirányítók osztályozása 3. Egyenirányítók 4. FÜ kapcsolás 5. FÜ 6. FÜ 7. Szűrés 8. 3F3Ü 9.. 3F6Ü 0. Terhelések hatása.. Akkumulátor terhelés. Ohmosinduktív terhelés 3. Ohmosinduktív terhelés Szűrők Egyenirányítók Az egyenirányított jel hullámossága különböző szűrőkapcsolásokkal javítható Bonyolultabb szűrőkapcsolásokkal a hullámosság tovább javítható 8

74 Áramirányítók. Áramirányítók. Áramirányítók osztályozása 3. Egyenirányítók 4. FÜ kapcsolás 5. FÜ 6. FÜ 7. Szűrés 8. 3F3Ü 9.. 3F6Ü 0. Terhelések hatása.. Akkumulátor terhelés. Ohmosinduktív terhelés 3. Ohmosinduktív terhelés Egyenirányítók 3 fázisú, utas, 3 ütemű egyenirányító kapcsolás Az egyenirányított feszültség hullámossága az egyenirányító elemek számának növelésével csökkenthető Az egyenirányított feszültség egyszerű középértéke általában: e π ω P π P P ω π ω m cosωt dωt P π sin π P p: ütemszám e,7 9

75 Áramirányítók. Áramirányítók. Áramirányítók osztályozása 3. Egyenirányítók 4. FÜ kapcsolás 5. FÜ 6. FÜ 7. Szűrés 8. 3F3Ü 9.. 3F6Ü 0. Terhelések hatása.. Akkumulátor terhelés. Ohmosinduktív terhelés 3. Ohmosinduktív terhelés Egyenirányítók 3 fázisú, utas, 6 ütemű egyenirányító kapcsolás Háromfázisú hídkapcsolás, vagy Graetz egyenirányító Együtt vezető diódák: Kommutációs időpont 60 o 0 o 80 o 40 o 300 o 360 o A oldali vezető dióda B oldali vezető dióda A B A 3B A 3B A B 3A B 3A B e,35 0

76 Áramirányítók. Áramirányítók. Áramirányítók osztályozása 3. Egyenirányítók 4. FÜ kapcsolás 5. FÜ 6. FÜ 7. Szűrés 8. 3F3Ü 9.. 3F6Ü 0. Terhelések hatása.. Akkumulátor terhelés. Ohmosinduktív terhelés 3. Ohmosinduktív terhelés Egyenirányítók Terhelések hatása Leggyakoribb terhelések: akkumulátor ohmos-induktív jellegű fogyasztók (az L/ viszony kicsi) egyenáramú motorok armatúraköre (az L/ viszony nagy) Akkumulátor típusú terhelés Akkumulátor ideális telep + belső ellenállás

77 Áramirányítók. Áramirányítók. Áramirányítók osztályozása 3. Egyenirányítók 4. FÜ kapcsolás 5. FÜ 6. FÜ 7. Szűrés 8. 3F3Ü 9.. 3F6Ü 0. Terhelések hatása.. Akkumulátor terhelés. Ohmosinduktív terhelés 3. Ohmosinduktív terhelés Egyenirányítók Akkumulátor típusú terhelés Az akkumulátor töltöttségi állapotától függő háromféle vezetési állapot: Akkumulátor állapota Erősen lemerült állapot Töltés alatt Vezetés folyamatos Folyamatos vezetés határa Majdnem feltöltött állapot szaggatott

78 Áramirányítók. Áramirányítók. Áramirányítók osztályozása 3. Egyenirányítók 4. FÜ kapcsolás 5. FÜ 6. FÜ 7. Szűrés 8. 3F3Ü 9.. 3F6Ü 0. Terhelések hatása.. Akkumulátor terhelés. Ohmosinduktív terhelés 3. Ohmosinduktív terhelés Egyenirányítók Ohmos-induktív terhelés (L/ viszony kicsi) A dióda vezetése alatt az alábbi differenciálegyenlet írható fel: di L + i m sin ωt sinωt dt i tr és i st eredője i d 3

79 Áramirányítók. Áramirányítók. Áramirányítók osztályozása 3. Egyenirányítók 4. FÜ kapcsolás 5. FÜ 6. FÜ 7. Szűrés 8. 3F3Ü 9.. 3F6Ü 0. Terhelések hatása.. Akkumulátor terhelés. Ohmosinduktív terhelés 3. Ohmosinduktív terhelés Egyenirányítók Ohmos-induktív terhelés (L/ viszony nagy) Az a dióda vezet, amelyiknek az anódja a legpozitívabb! 4

80 . előadás Dr. Hodossy László 006.

81 Hálózatok analízise. Feszültségosztó. Áramosztó 3. Feszültség és áram mérése 4. Áramméréshatár kiterjesztése 5. Csillagháromszög. átalakítás 6. Csillagháromszög átalakítás 7. Csomóponti potenciálok módszere 8. Hurokáramok módszere 9. Példa 0. Példa Egyenáramú hálózatok Feszültségosztó I g I g k g + k n + g n i k I i g +

82 Hálózatok analízise. Feszültségosztó. Áramosztó 3. Feszültség és áram mérése 4. Áramméréshatár kiterjesztése 5. Csillagháromszög átalakítás 6. Csillagháromszög átalakítás 7. Csomóponti potenciálok módszere 8. Hurokáramok módszere 9. Példa 0. Példa Egyenáramú hálózatok Áramosztó I I I I I I I I I + I I I I + 3

83 Hálózatok analízise. Feszültségosztó. Áramosztó 3. Feszültség és áram mérése 4. Áramméréshatár kiterjesztése 5. Csillagháromszög átalakítás 6. Csillagháromszög átalakítás 7. Csomóponti potenciálok módszere 8. Hurokáramok módszere 9. Példa 0. Példa Egyenáramú hálózatok Feszültség és áram mérése: g Feszültség-méréshatár kiterjesztése e I e e M I m Előtétellenállás: m n m I m n m M m ( n ) m I m m m ( n ) I e m m ( n ) m 4

84 Hálózatok analízise. Feszültségosztó. Áramosztó 3. Feszültség és áram mérése 4. Áramméréshatár kiterjesztése 5. Csillagháromszög átalakítás 6. Csillagháromszög átalakítás 7. Csomóponti potenciálok módszere 8. Hurokáramok módszere 9. Példa 0. Példa Egyenáramú hálózatok Áram-méréshatár kiterjesztése: I M I m I M- Im I n I s I M m I m Feszültség-méréshatár kiterjesztése s s m I M m Söntellenállás: m n I I m s m m m ( n ) I ( n ) m ( n ) m 5

85 Hálózatok analízise. Feszültségosztó. Áramosztó 3. Feszültség és áram mérése 4. Áramméréshatár kiterjesztése 5. Csillagháromszög átalakítás 6. Csillagháromszög átalakítás 7. Csomóponti potenciálok módszere 8. Hurokáramok módszere 9. Példa 0. Példa Ellenállások csillag-háromszög átalakítása I. II. III AB? A feladat a csillag-háromszög vagy a háromszög-csillag átalakítással oldható meg: ( ( ( + ) 3 3 ) ( + ) 3 3 ( + ) 3 3 ) ( )

86 Hálózatok analízise.feszültségosztó.áramosztó 3.Feszültség és áram mérése 4.Áramméréshatár kiterjesztése 5.Csillagháromszög átalakítás 6.Csillagháromszög átalakítás 7.Csomóponti potenciálok módszere 8.Hurokáramok módszere 9.Példa 0.Példa Háromszög-csillag, csillag-háromszög átalakítás: Háromszög-csillag átalakítás: Csillag-háromszög átalakítás: 3 h 3 h h h Y 3 3 Y 3 3 Y + + Y 3 7

87 Hálózatok analízise.feszültségosztó.áramosztó 3.Feszültség és áram mérése 4.Áramméréshatár kiterjesztése 5.Csillagháromszög átalakítás 6.Csillagháromszög átalakítás 7.Csomóponti potenciálok módszere 8.Hurokáramok módszere 9.Példa 0.Példa Csomóponti potenciálok módszere: A: B : A C : B C g 3 g g 3 + A + B + C 4 + g A C ágak száma: 7 csomópontok száma: 4 hurkok száma: 4 Ág N h + N cs Csomóponti potenciálok: A ; B ; C ; D C + A B C + 6 g 4 7 A 5 0 Legyen: D 0 B + C 0 6 B 0 8

88 Hálózatok analízise.feszültségosztó.áramosztó 3.Feszültség és áram mérése 4.Áramméréshatár kiterjesztése 5.Csillagháromszög átalakítás 6.Csillagháromszög átalakítás 7.Csomóponti potenciálok módszere 8.Hurokáramok módszere 9.Példa 0.Példa Hurokáramok módszere: Hurokáramok: I I I I I 3 4 J J J J J J J g A hurokáramok a hurok egyenletekből határozhatók meg: I. II. III. g J + J + ( J J + J 3) 0 ( J + J J ) + J 3 4 J I 3 g J ; ; J J 9

89 Hálózatok analízise.feszültségosztó.áramosztó 3.Feszültség és áram mérése 4.Áramméréshatár kiterjesztése 5.Csillagháromszög átalakítás 6.Csillagháromszög átalakítás 7.Csomóponti potenciálok módszere 8.Hurokáramok módszere 9.Példa 0.Példa Példa: Számítsuk ki a kapcsolásban jelölt feszültségeket és áramokat e Megoldás: 30Ω Ω 40V Ω + 30Ω + 60Ω 30Ω + 60Ω 40Ω V 0 I I 5 40Ω e 3A I 3A 30Ω 90V 40V 90V 330V Ω 4 I I 3A A Ω + 60Ω 3 4 0

90 ,, Széchenyi Hálózatok analízise.feszültségosztó.áramosztó 3.Feszültség és áram mérése 4.Áramméréshatár kiterjesztése 5.Csillagháromszög átalakítás 6.Csillagháromszög átalakítás 7.Csomóponti potenciálok módszere 8.Hurokáramok módszere 9.Példa 0.Példa Példa: Számítsuk ki a kapcsolásban jelölt feszültségeket és áramokat Megoldás: Ω 3 60Ω 0Ω 300V 0 e Ω 40Ω + 40Ω + 60Ω 0Ω 00Ω V 40Ω 0 I 3A I I 3A, 5A Ω + 40Ω + 40Ω e 0Ω 5 I I 3A A Ω + 0Ω 4 5 I,5 A 40Ω 60V I A 60Ω 0V 4 4 4

91 3. előadás Dr. Hodossy László 006.

92 . Szuperpozíció. Szuperpozíció 3. Helyettesítő generátorok tétele 4. Helyettesítő generátorok tétele 5. Helyettesítő generátorok tétele 6. Példa 7. Példa 8.. Teljesítményszámítás 9. Teljesítményillesztés 0. Teljesítményillesztés. Teljesítményillesztés. Példa 3. Példa Egyenáramú hálózatok Szuperpozíció tétele Több generátoros hálózatok számítására használható módszer A szuperpozíció tétel csak akkor alkalmazható, ha a hálózat lineáris A hálózat valamennyi generátorát egyszer és csakis egyszer vesszük figyelembe A generátorok hatástalanítása (dezaktiválása): A hálózatban található generátorokat külön-külön, egyenként vesszük figyelembe és ezáltal részeredményeket kapunk. Valamely keresett feszültség vagy áram értékét úgy számítjuk ki, hogy a részeredmények előjelhelyes összegét képezzük. Ez utóbbi lépés a tulajdonképpeni szuperpozíció.